Эд Йонг – Вселенная внутри нас. Как микробы обогащают наш взгляд на жизнь (страница 39)

Этот эксперимент при всей своей странности представлял для науки большую ценность. Если особи из двух групп одного вида животного игнорируют друг друга и спариваются лишь между собой, рано или поздно они разделятся на два вида. В природных условиях такие разделения происходят регулярно и по разным причинам. Среди них и физические препятствия, такие как горные массивы и реки, и разница в графиках, при которой период активности у животных приходится на разные часы или сезоны, и генетическая несовместимость, предотвращающая межвидовое скрещивание. Все, что не позволяет животным спариваться, убивает потомство пар или ослабляет его, может привести к репродуктивной изоляции – это своего рода пропасть между двумя видами, которая растет и все более отдаляет их друг от друга. И как доказал Розенберг, бактерии тоже могут стать причиной ее возникновения. Создавая живой барьер, не дающий двум популяциям встретиться, микробы могут способствовать появлению новых видов.

Эта идея существовала и раньше. В 1927 году американец Айван Уоллин назвал симбиоз «двигателем новшеств». Он утверждал, что бактерии-симбионты превращают существующие виды в новые и что это фундаментальный способ возникновения новых видов. Линн Маргулис подхватила его мысли в 2002 году, заявив, что формирование новых симбиозов между отдельными организмами (она назвала этот процесс симбиогенезом) – главный путь появления новых видов. Для нее перечисленные в этой книге отношения были не просто стержнями эволюции, а ее основой. Привести убедительные доводы, правда, у нее так и не получилось. Она перечислила немало примеров симбиотических микробов, поспособствовавших возникновению важных эволюционных приспособлений, но у нее не было доказательств, что они на самом деле провоцируют появление новых видов и тем более что они – ведущая сила видообразования[270].

Сейчас доказательства понемногу появляются. В 2001 году Сет Борденстайн со своим наставником Джеком Уэрреном изучали два близкородственных вида наездника, Nasonia giraulti и Nasonia longicornis. Они разделились на два вида всего 400 тысяч лет назад и неспециалисту покажутся абсолютно одинаковыми – махонькие, с черным тельцем и оранжевыми лапками. Но они не могут скрещиваться. Представители этих двух видов – переносчики разных штаммов вольбахии: столкновение штаммов-соперников при их спаривании убивает большую часть гибридов. Когда Борденстайн избавился от вольбахии с помощью антибиотиков, гибриды выжили. Он доказал, что этих насекомых от репродуктивной изоляции можно избавить – ясное свидетельство того, что новоиспеченные виды удерживаются порознь именно благодаря микробам. В 2013 году он провел этот же эксперимент на двух других видах наездников, состоящих в дальнем родстве, – при скрещивании они также не могли производить жизнеспособное потомство. Результаты оказались еще убедительнее. На этот раз он обнаружил, что кишечные микробы у гибридов не такие, как у обоих родителей, и сделал вывод, что их убивает именно перемешанный микробиом, несовместимый с их собственным геномом. Искаженный хологеном предвещает гибель[271].

Борденстайн заявил, что это исследование – прямое доказательство того, что симбиоз провоцирует создание новых видов, как и утверждали Уоллин и Маргулис. А вот критики говорят, что исковерканный микробиом тут ни при чем и на самом деле все куда проще[272]. По их словам, у гибридов нарушен иммунитет, поэтому они подвержены пагубному влиянию любых микробов. Они умрут вне зависимости от того, какой у них микробиом. Кто бы ни оказался прав, мы выяснили, что у гибридов проблемы с микробами и из-за этого между двумя видами наездников появляется пропасть. Это само по себе представляет интерес. «Мы натолкнулись на эти две истории у Nasonia – не думаю, что нам просто так повезло, – размышляет Борденстайн. – Все потому, что мы задались вопросом, являются ли микробы причиной репродуктивной изоляции. Скольким этот вопрос не пришел в голову? Сколько подобных историй нам не довелось услышать? Не думаю, что благодаря некому везению мы обнаружили единственные два примера в мире».

И все же разделение на виды путем симбиоза пока что остается правдоподобной и захватывающей теорией, требующей доказательств. Те несколько случаев, что уже были выявлены, несомненно, замечательны сами по себе. Если вы найдете золотой самородок, вам не понадобится всем рассказывать, что вы ограбили Форт-Нокс, и тем не менее золото у вас будет. Так и с теорией эволюции: не нужно давать ей новое определение, чтобы признать, что судьбы микробов зачастую крепко связаны с судьбами животных.

Очевидно, что микробы участвуют в формировании организма хозяев, что они задействованы в самых интимных аспектах нашей жизни – иммунитете, запахе и поведении – и что само их присутствие может сказать о том, здоровы вы или больны. По-моему, это довольно удивительно. Как все это ни назови – хологеном, симбиоз, как угодно, – мы теперь знаем, что микробы способны вырваться из малообещающей рутины паразитов и бездельников и, очутившись в теле животного, создать мощные и порой необходимые связи на целые поколения. Теперь пора взглянуть на последствия столь близких связей – речь не о развитии и здоровье отдельных особей, а о судьбе целых видов и групп. Пора узнать, каких высот добиваются животные благодаря своим микроскопическим партнерам.

Глава 7

Взаимогарантированный успех

Я стою в комнате размером с небольшой сарай. Яблоку тут, может, и есть где упасть, но укатиться ему будет некуда. Дверь в комнату тяжелая и внушительная. Внутри все белое и идеально чистое. Регулирование воздуха осуществляется с помощью ужасно громко рокочущего вентилятора – представьте себе Дарта Вейдера с мегафоном, чтобы понять, насколько громко. И тут повсюду растения. В маленьких горшочках на выставленных на полках поддонах уютно устроились ростки гороха, бобы и рассада люцерны. Комната напоминает какую-то странную теплицу, и, что еще более странно, все растения чем-то накрыты. Одни горшки укрыты прозрачными пластиковыми стаканчиками, другие стоят в пластмассовых ящиках – туда можно добраться лишь через покрытые тонкой тканью окошки, в которые как раз пролазит рука. Из одного особенно большого ящика выглядывают буйно растущие побеги.

«Мы их совсем недавно начали разводить, так что не знаю, появились ли они уже», – говорит биолог Нэнси Моран, хозяйка этой комнаты и всего, что в ней находится.

Я уставился на побеги. Если уж Моран чего-то не видит, то я – и подавно.

«О, да вот же они! – радуется она. – Вон на том стебле».

После долгой паузы и как раз перед тем, как сдаться и спросить, о каком именно стебле идет речь, я тоже их замечаю. К стеблю словно приросли крохотные черные клинышки меньше сантиметра в длину. Это цикадки Homalodisca vitripennis – мелкие насекомые с острыми ротовыми органами, которыми они пронзают растения, чтобы высосать из них сок. Усвоив скудные питательные вещества, они избавляются от оставшейся воды, выбрызгивая ее тонкой струей из заднепроходного отверстия[273]. Цикадка питается соком десятков разных растений, что делает ее мощной угрозой сельскому хозяйству – потому-то здесь и нужны ткань и внушительная дверь.

Таких угроз в этой комнате пруд пруди. Прямо сейчас в ящике неподалеку какое-то растение пожирается другим видом цикадок. Бобы на нескольких полках уплетают гороховые тли – зеленые насекомые на зеленых стеблях. Заметить их нелегко, но у меня все-таки получилось: маленькие зеленые ромбики на тонких ножках, с усиками, указывающими назад, и двумя торчащими из живота иголками. У каждой тли здесь свое личное владение – целый росток, на котором можно делать что угодно. Тли – опасные вредители, как и цикадки. Растения вянут и погибают от одного их нападения, не говоря уже о переносимых ими вирусах. Они – бич сельского хозяйства, непрошеные гости в любом месте, где человек занимается выращиванием растений. Кроме этой комнаты в Техасском университете в Остине. Здесь все устроено для них. Здесь растения существуют лишь для того, чтобы их кормить. Таких садов в мире немного: здесь хозяйка специально разводит тлей и других насекомых-вредителей.

Все эти ничего не подозревающие насекомые относятся к отряду полужесткокрылых[274] – разнообразной группе, включающей в себя постельных клопов, клопов-хищнецов, червецов и цикадок. Их главное отличие от других насекомых – острые ротовые органы, приспособленные для высасывания сока. Большинство представителей этого отряда всю жизнь проводят именно за этим занятием, и из всех животных лишь они делают это в обязательном порядке. Бабочки и колибри балуются соком растений по случаю, но охочие до сока полужесткокрылые питаются исключительно им. Своим образом жизни они обязаны бактериям-симбионтам. Если все эти бактерии вдруг погибнут, та же участь ждет и всех насекомых в комнате, в которой я сейчас нахожусь. «Эти группы, в общем-то, и существуют лишь благодаря симбионтам», – объясняет Моран. И не просто существуют, а процветают – описано уже около 82 тысяч видов полужесткокрылых, а еще тысячи только ждут своего часа.

Мы уже знаем, что самые обычные и даже необходимые аспекты жизни отдельных особей, такие как формирование органов и настройка иммунной системы, порой зависят от микробов. Нам также известно, что некоторые микробы награждают хозяев уникальными способностями – от светящегося камуфляжного костюма гавайской эупримны до мастерства регенерации плоского червя Paracatenula. А сейчас мы узнаем, как полученные от микробов способности превратили некоторые группы животных в победителей эволюционной гонки, способных переваривать неперевариваемую пищу, выживать в самых суровых условиях, не погибать от смертельных веществ и вообще добиваться успеха там, где другие виды сдаются. Лучше всего, конечно, начать с полужесткокрылых.